運用色度計測定加碘食鹽中的碘含量

張敏　齊楠　馬宏佳

摘要：測定加碘食鹽中的碘含量是一個常見的生活化實驗，傳統(tǒng)上常采用滴定法，但是其操作較為復(fù)雜。筆者發(fā)現(xiàn)運用色度計，并借助數(shù)據(jù)采集器和計算機可以自動生成標(biāo)準(zhǔn)曲線，只需測出待測樣品的吸收值，就可以直接得出樣品中的碘含量。該實驗操作簡單、數(shù)據(jù)直觀、生活化趣味濃，同時還可以培養(yǎng)學(xué)生運用定量思維進(jìn)行化學(xué)實驗探究的能力。

關(guān)鍵詞：加碘食鹽；碘含量；色度計

文章編號：1008-0546（2017）03-0083-02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.03.029

一、問題的提出

加碘食鹽中碘元素基本上是以KIO3存在，利用在酸性條件下，I-與IO3-反應(yīng)析出I2，然后用標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉滴定I2，即可確定碘元素的含量，這就是傳統(tǒng)上的滴定法。發(fā)生的反應(yīng)如下：

IO3-+5I-+6H+3I2+3H2O

I2+2S2O32-2I-+S4O62-

可根據(jù)關(guān)系式I～KIO3～3I2～6Na2S2O3及消耗硫代硫酸鈉的量，求出加碘食鹽中的碘含量。但是滴定法存在準(zhǔn)備工作繁瑣，需要的玻璃儀器、試劑較多的缺陷。同時，滴定的過程中對學(xué)生的操作要求高，由此產(chǎn)生人為誤差的可能性就較大，所以不是很適用于中學(xué)生化學(xué)實驗。

筆者運用色度計進(jìn)行測量，正好彌補了上述缺陷。只要事先將需要的藥品配制好，在測量的過程中操作步驟以及裝置都很簡單，因此很適用于中學(xué)生實驗。特別是色度計可以對多個標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行連續(xù)測量，軟件自動繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，非常直觀，學(xué)生看了之后一目了然。

二、實驗原理

色度計是一種測量某種波長的光穿過溶液透光率的傳感器，可通過對光的吸收比例來測量溶液的濃度。在一定的濃度范圍內(nèi)，吸光度A 與溶液濃度c呈線性關(guān)系，根據(jù)朗伯比爾定律有：A = εbc（ε為摩爾吸光系數(shù)，b為液層厚度）。

本實驗中碘酸鉀在酸性介質(zhì)中易被碘化鉀還原成碘，碘遇到淀粉會變藍(lán)色，而用色度計可以測定不同有色溶液的吸光度。利用不同濃度的“碘—淀粉”溶液（標(biāo)準(zhǔn)液）的吸光度值，可以通過軟件繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。在同樣條件下測定加碘食鹽樣品與碘化鉀反應(yīng)后的吸光度值，與標(biāo)準(zhǔn)曲線比對，通過軟件數(shù)據(jù)處理即可直接得出樣品的碘含量。

三、實驗過程

1.實驗儀器和藥品

實驗儀器：Vernier色度計、Vernier數(shù)據(jù)采集器、計算機、電子天平、容量瓶（50mL、250mL和500mL）、移液管（5mL和10mL）、10mL吸量管、10mL量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、酒精燈、三腳架。

實驗藥品：KIO3固體、0.1mol/L的KI溶液、4.0mol/L的HCl、淀粉和某品牌加碘食鹽。

2.實驗裝置

3. 實驗步驟

（1）溶液的配制

① KIO3標(biāo)準(zhǔn)液的配制

用電子天平稱量碘酸鉀粉末0.3211g，放在小燒杯中溶解，后轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中定容得到溶液1。用5mL移液管移取5mL溶液1于500mL容量瓶中定容，得到溶液2。用10mL移液管移取10mL溶液2于50mL容量瓶中定容得到溶液3，即為2.5688ug/mL的KIO3標(biāo)準(zhǔn)溶液，最后將其轉(zhuǎn)移至棕色試劑瓶中待用。通過這種不斷稀釋的方法可以減小稱量誤差。

②淀粉溶液的配制

用電子天平稱取1.0152g淀粉，加入少量蒸餾水，調(diào)成糊狀，再加入200mL沸水，繼續(xù)加熱，并攪拌，煮沸2分鐘，冷卻，放置一段時間，取上層清液，加入少量HCl酸化備用。

（2）色度計校準(zhǔn)：連接色度計、數(shù)據(jù)采集器和計算機，打開Logger pro軟件，選擇測量波長為635nm，然后將加了約3/4蒸餾水的比色皿放入色度計中，關(guān)閉色度計蓋子，按“CAL”按鈕，校準(zhǔn)。當(dāng)紅色的燈開始閃爍時，松開“CAL”按鈕，當(dāng)紅色燈停止閃爍時，校準(zhǔn)工作完成，界面左下角顯示透過率100（±0.1）。

（3）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

a：從菜單欄選擇“實驗”——“數(shù)據(jù)采集”，設(shè)置數(shù)據(jù)采集模式為“事件配記錄”，將短名改為“碘濃度”，輸入單位“ug/mL”（如圖3），完成軟件設(shè)置。

b：在小燒杯中加入少量蒸餾水、10滴0.1mol/L的KI、10滴4.0mol/L的HCl和8滴淀粉溶液，攪拌均勻，后轉(zhuǎn)移至10mL量筒中，補加蒸餾水至整個溶液的體積為10mL，用玻璃棒攪拌。用該溶液潤洗比色皿3次后，裝入待測液，放入色度計，點擊“開始采集”，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后點擊“保留”，輸入該樣品碘的濃度“0”；

c：用事先潤洗過的10mL吸量管分別從棕色試劑瓶中移取1mLKIO3標(biāo)準(zhǔn)液于小燒杯中，再加入與b步驟等量的KI、HCl和淀粉溶液，攪拌均勻，后轉(zhuǎn)移至10mL量筒中，補加蒸餾水至整個溶液的體積為10mL，用玻璃棒攪拌。裝入比色皿，放入色度計，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后點擊“保留”輸入碘濃度“0.1524”；

d：用吸量管分別吸取2mL、3mL、4mL、5mL、6mLKIO3標(biāo)準(zhǔn)液，同步驟c，每次輸入的碘濃度的數(shù)值以此類推分別為：0.3048、0.4572、0.6096、0.7620、0.9144，用色度計測量；

e：點擊“停止”標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制完成（如圖4），保存。

（4）加碘食鹽樣品測量

用電子天平稱量0.2007g食鹽，放置于小燒杯中，加入適量蒸餾水將其溶解，后加入與b步驟等量的KI、HCl和淀粉溶液，攪拌均勻，轉(zhuǎn)移至10mL量筒中，補加蒸餾水至整個溶液的體積為10mL，用玻璃棒攪拌均勻。

在軟件中新建文件，樣品液放入色度計，點擊采集，60s后停止采集，用軟件對曲線進(jìn)行分析，得到60s內(nèi)的平均值0.2322（如圖5）。

4. 實驗結(jié)果

利用Logger pro軟件“分析”菜單欄中的“內(nèi)插”功能，在標(biāo)準(zhǔn)曲線中尋找吸收值為0.2322的點，發(fā)現(xiàn)其對應(yīng)的碘濃度為0.4975ug/mL，換算為加碘食鹽中的碘含量為24.79mg/kg。實驗所選用的加碘食鹽樣品標(biāo)識的碘含量范圍為：（18～33）mg/kg，該測定值在其范圍之內(nèi)。

四、實驗說明

加碘食鹽中碘含量的測定傳統(tǒng)上常采用滴定法，但此方法用在中學(xué)生實驗中具有操作復(fù)雜、不直觀、趣味性較低等缺陷，筆者發(fā)現(xiàn)運用色度計可以簡單快捷地測出加碘食鹽中的碘含量，數(shù)據(jù)能夠很直觀地顯現(xiàn)出來，同時學(xué)生可以學(xué)會運用軟件的處理功能得出實驗結(jié)果的方法，所以這是一個適合運于中學(xué)的生活化的、數(shù)字化實驗。

運用生活用品進(jìn)行實驗可以激發(fā)學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣以及運用化學(xué)實驗對生活中的用品或現(xiàn)象進(jìn)行探究的欲望，利用數(shù)字化實驗研究生活中的化學(xué)問題還可以培養(yǎng)學(xué)生運用現(xiàn)代化儀器和定量思維進(jìn)行化學(xué)實驗探究的能力。

還需要說明的是，本實驗設(shè)計的主要目的，是在中學(xué)現(xiàn)有的條件下能讓學(xué)生用一種更為有趣和直觀的方式來進(jìn)行食鹽中碘含量的測定，考慮到中學(xué)實驗的條件以及實驗操作的簡便，有些實驗操作略顯粗糙，比如定容10mL溶液選擇的是10mL的量筒而不是10mL容量瓶等。如果對實驗結(jié)果準(zhǔn)確性有更高的要求，且條件允許，其操作還可進(jìn)一步優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

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